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如何了解原子核截面的量子力学修正

2025-5-3
如何了解原子核截面的量子力学修正
温度密度约束时间,帮助原子核克服库仑斥力实现聚变反应。核聚变本质是将原子核压缩到强相互作用力的作用范围而发生聚合的过程,但由于原子核带正电,聚合过程中会受到库仑力而相互排斥。库仑力属于电磁力,作用距离无限,且随着距离的减小而增加而强相互作用力是短程力,作用距离在原子核直径的量级。当原子核被压缩到足够近的距离时,强相互作用力将克服库仑斥力,并将原子核束缚在一起,释放巨大能量。因此为了克服库仑力使原子核进入强相互作用力的范围而发生聚变需满足温度、密度和约束时间三个条件。 (1)温度 T(使原子核具备初始动能):为了克服库仑斥力发生聚合,原子核必须具备一定的动能。温度是微观粒子热运动的宏观表现,温度越高,原子核动能越大。以氘氚反应为例,通过假设原子核动能大于库仑势能,可以计算出原子核必须具有 288KeV 以上的初始动能才能够发生聚变,换算成温度约为 30 亿度,大概是太阳核心温度的 200 倍。但由于在原子核尺度上,经典力学已经不再适用,需考虑量子力学的影响。在考虑隧穿效应、波动效应、共振效应等量子效应后,发生聚变反应所需温度约为 1 亿度,实现难度大幅降低。